ZHCAFM2 August   2025 LM2904B

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2ESD 概述
    1. 2.1 什么是静电放电？
      1. 2.1.1 半导体中的 ESD 单元稳健性
  6. 3ESD 单元的类型
    1. 3.1 双二极管配置
      1. 3.1.1 双二极管配置并非通用之选？
    2. 3.2 自举二极管
    3. 3.3 吸收器件
      1. 3.3.1 有源钳位
      2. 3.3.2 GCNMOS 钳位
    4. 3.4 硅控整流器
    5. 3.5 CER 和 ECR NPN 二极管
      1. 3.5.1 测量 ECR/CER ESD 单元的响应
    6. 3.6 ESD 单元对比
  7. 4如何根据数据表确定器件的 ESD 结构
  8. 5如何保护系统免受电路内 ESD/EOS 事件的影响
    1. 5.1 使用 TVS 二极管和串联电阻实现电路保护
    2. 5.2 使用肖特基二极管实现电路保护
  9. 6如何在系统级电路中测试运算放大器
    1. 6.1 ESD 保护单元发展历程
  10. 7总结
  11. 8参考资料

6.1 ESD 保护单元发展历程

与各类半导体技术一样，ESD 保护技术数十年来取得了巨大进步。直到 20 世纪 90 年代，ESD 保护才成为运算放大器设计中的标配。因此，20 世纪 70 年代到 80 年代生产的许多器件均未配备 ESD 单元！这些老一代运算放大器采用尺寸更大的器件，因此产品本身就能更可靠地防范 ESD 损坏。但如果 ESD 保护是关键所在，请查看 ESD 规格并确认器件是否符合要求。

部分运算放大器经过多年更新发展，已转为使用革新工艺和技术。在此现代化转型中，产品加装或更改了 ESD 单元。由于拓扑结构发生了变化，二极管结构的固有电阻也各不相同。这可能会导致系统级电路板测试中出现假性故障。

大多数二极管遵循相同的通用 IV 曲线，如下所示。通常情况下，硅二极管的正向偏置电压约为 0.7V。但所有二极管都有所不同，更新 ESD 单元可能会改变运算放大器内 ESD 单元的 IV 曲线特性。

二极管的 I/V 曲线图 6-2 二极管的 I/V 曲线

OPAx130系列运算放大器为采用新型 ESD 结构的一个示例。表 6-1 展示了运算放大器与原始 ESD 设计之间的 IV 测量差异以及更新后的设计。在此设置中，引脚强制馈入了 100µA 电流，并测量电压。

表 6-1 OPA2130 输入和输出至 VCC 的测量结果
引脚至 V+ 电压测量结果 引脚 1 至引脚 8（OUT A 至 V+） 引脚 2 至引脚 8（-IN A 至 V+） 引脚 3 至引脚 8（+IN A 至 V+） 引脚 5 至引脚 8（+IN B 至 V+） 引脚 6 至引脚 8（-IN B 至 V+） 引脚 7 至引脚 8（OUT B 至 V+）
OPA2130 原始设计 0.609678V 0.699382V 0.668025V 0.670190V 0.668482V 0.610322V
OPA2130 重新设计 0.688358V 0.709175V 0.709203V 0.709174V 0.709235V 0.688545V

请注意，虽然器件的二极管结构有所变化，但器件行为并未改变。这是因为这些保护结构仅在器件异常运行（例如 ESD）期间触发。